多晶硅薄膜应力特性研究-张国炳

　206　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Vol.20,No.6　　19996　　　　　　CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORS　　　　　　June,1999　　,1937,,VLSIMEMS　,1963,,VLSIMEMS1998-02-13,1998-08-25张国炳　郝一龙　田大宇　刘诗美　王铁松　武国英(　　100871)　(LPCVD)、,XRD、RED.,LPCVD,、.(RTA),,,(MEMS).PACC:6220,7360F,68601　,(VLSI).[1].,,(MEMS),MEMS,、.MEMS,,MEMS,.,,,MEMS[2,3].LPCVD,:、、.,X(XRD)(RED).2　2.1　N(100)300～500nmSiO2;,:575℃610℃,30Pa,20sccm;3.3nm/min6.5nm/min;2μm800nm;(P+);,(N2),800～1100℃,30S,1100℃(10～60).2.2　[4].,,,:e(x,y)=ex+ey2=ET2S6(1-ν)tF[2W(x,y)x2+2W(x,y)y2](1)　Eν;TStF.:(1),;(2),10N/cm2(63nm);(3)1×102～1×106N/cm2.,、,.2.3　X(XRD),DMAX-2400X(Cu).(FWHM),Scherrer[5]:D=kλ/U(2θ)cosθB(2)　K=0.9;λ=0.15409nm;θBBragg;U(2θ).3　3.1　1.1　1#2#3#4#5#24#25#/℃610610610610610575575/keV/cm-21004×10141008×10141008×10151002×1016σ(×104N·cm-2)-1.35-2.04-1.71-1.69-2.13-0.31-0.19-1.45-2.10-2.06-1.69-2.03-0.75-0.191,575℃610℃,,575℃610℃..3.2　1、.,,.,,464　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　201000℃,.1000℃,570℃,610℃.1　2　3.3　2.,1100℃.2,1100℃,,t≥20s,.4656　　　　　　　　　:　　　　　　　　　　　　　　　3.4　XRD、,,,.5　XRD(a)575℃、;(b)575℃、;(c)610℃、.3(I)575℃610℃XRD.3(a)575℃,,D=16～17nm,:(111),(220)((110)),(311),(111);,.3(b)610℃,,D=33nm,,(110),,.[5],,570℃.575℃,4(a)(b)(I).、,(111),[6],,.610℃(4(c),(d)),(110),(110)[6],.Si,,,,4RED.5(a)、(b),,,1100℃30s,575℃21nm;610℃,40.5nm,46nm,,[7].,;,.,,[6],,.,,.466　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　204　LPCVD,575℃610℃.,,..XRD、RED.575℃,,;610℃.RTA,,,MEMS.[1]　T.I.Kamins,J.Electrochem.Soc.,1980,127:686.[2]　M.Mehregang,IEEETrans.,ElectronDevices,1988,35:719.[3]　KuehnelW.,Sensor&Actuators,1994,A45:7～16.[4]　GuoyingWu,GuobingZhang,YilongHao,Proc.of11thIEEEVMIC,SantaClara,USA,1994,221～229.[5]　G.Harbeke,J.Electrochem.Soc.,1984,131:675.[6]　J.Huang,P.Krulevich,Mat.Res.Soc.Proc.,1990,182:201.[7]　YasuoWada,J.Electrochem.Soc.,1978,125:1499.ResidualStressPropertiesofPolysiliconThinFilmZhangGuobing,HaoYilong,TianDayu,LiuShimei,WangTiesong,WuGuoying(InstituteofMicroelectronics,PekingUniversity,Biejing　100871)Received13February1998,revisedmanuscriptreceived25August1998Abstract　Thispaperhasinvestigatedtheeffetsofprocesscondition,annealingtempera-ture,annealingtimeanddoppedconcentrationontheresidualstressofLowPressureChemicalVaporDeposition(LPCVD)Polysiliconthinfilm.ThemicrostructureofthefilmisstudiedbyX-raydiffraction(XRD)andreflectionelectrondiffraction(RED).There-sultsshowthattheinitalcompressivestressisrelaxedwithannealingtempretureandtimebyrapidthermalannealing(RTA).Hightempreatureofannealing(RTA)canchangethestateoftheresidualstressfromcompressiontotension.ThelowtensilestressissuitableforMicroelectromechanicalSystem(MEMS).PACC:6220,7360F,68604676　　　　　　　　　: